RU2318855C2 - Clayless drilling mud - Google Patents
Clayless drilling mud Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318855C2 RU2318855C2 RU2006112803/03A RU2006112803A RU2318855C2 RU 2318855 C2 RU2318855 C2 RU 2318855C2 RU 2006112803/03 A RU2006112803/03 A RU 2006112803/03A RU 2006112803 A RU2006112803 A RU 2006112803A RU 2318855 C2 RU2318855 C2 RU 2318855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- biopolymer
- wells
- plus
- properties
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к безглинистым биополимерным буровым растворам, применяемым для вскрытия продуктивных пластов горизонтальных скважин и наклонно-направленных скважин с отходом от вертикали более 1000 м, представленных карбонатными и терригенными коллекторами, а также для восстановления скважин бурением вторых стволов в различных геологических условиях.The invention relates to the drilling of oil and gas wells, namely, clayless biopolymer drilling fluids used to open productive formations of horizontal wells and directional wells with a vertical distance of more than 1000 m, represented by carbonate and terrigenous reservoirs, as well as to restore wells by drilling the second trunks in various geological conditions.
Буровые растворы для бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин с отходом от вертикали свыше 1000 м должны обладать следующими характеристиками:Drilling fluids for drilling horizontal and directional wells with a vertical distance of more than 1000 m should have the following characteristics:
- стабильными структурно-реологическими свойствами для обеспечения необходимой выносящей и удерживающей способности, предотвращающей образование эффекта Байкота;- stable structural and rheological properties to provide the necessary carrying and holding ability, preventing the formation of the Baikot effect;
- низкой скоростью фильтрации бурового раствора в пласт, способствующей снижению скин-фактора при первичном вскрытии;- low rate of filtration of the drilling fluid into the reservoir, which helps to reduce the skin factor during the initial opening;
- высокими ингибирующими свойствами глинистых составляющих коллектора;- high inhibitory properties of clay components of the reservoir;
- высокими поверхностно-активными свойствами, а именно: низкими значениями межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - углеводород; значения краевого угла смачивания должен быть более 100°;- high surface-active properties, namely: low values of interfacial tension at the boundary of the mud filtrate - hydrocarbon; values of the contact angle should be more than 100 °;
- смазочными свойствами для улучшения условий работы породоразрушающего инструмента на забое, облегчения прохождения бурильной колонны и предотвращения прихватов;- lubricating properties to improve the working conditions of the rock cutting tool at the bottom, facilitate the passage of the drill string and prevent sticking;
- устойчивостью к полиминеральной агрессии.- resistance to polymineral aggression.
Основной объем бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин с большим отходом от вертикали ведется с промывкой буровыми растворами на основе биополимеров.The main volume of drilling horizontal and directional wells with a large deviation from the vertical is carried out with drilling fluids based on biopolymers.
Известен безглинистый буровой раствор, содержащий биополимер, неорганическую соль и воду [патент РФ 1774946, кл. С09К 7/02, 1990]. Известный раствор имеет высокие реологические и структурно-механические свойства, низкий коэффициент псевдопластичности «n», что обеспечивает раствору необходимую выносящую и удерживающие способности при бурении горизонтального участка скважины.Known clay-free drilling fluid containing a biopolymer, inorganic salt and water [RF patent 1774946, class. C09K 7/02, 1990]. The known solution has high rheological and structural-mechanical properties, a low coefficient of pseudoplasticity "n", which provides the solution with the necessary carrying and holding abilities when drilling a horizontal section of the well.
В то же время этот раствор имеет низкие смазочные свойства. Кроме того, при высоких реологических и структурно-механических свойствах известный буровой раствор характеризуется предельно высоким показателем консистенции «К» и, следовательно, большими гидравлическими сопротивлениями.At the same time, this solution has low lubricating properties. In addition, with high rheological and structural-mechanical properties, the known drilling fluid is characterized by an extremely high consistency index “K” and, therefore, large hydraulic resistances.
Буровые растворы на углеводородной основе обладают высокими смазочными и поверхностно-активными свойствами, имеют максимальное сродство с пластовым флюидом, но недостаточную удерживающую и выносящую способности. Наличие в растворе углеводородных составляющих искажает показания газового каротажа, что ограничивает применение раствора при бурении скважин в сложных горно-геологических условиях, которые характеризуются ближним расположением в разрезе к продуктивному пласту газо- и водоносных пластов.Hydrocarbon-based drilling fluids have high lubricating and surface-active properties, have maximum affinity for the formation fluid, but insufficient holding and carrying capacity. The presence of hydrocarbon components in the solution distorts the readings of gas logging, which limits the use of the solution when drilling wells in difficult geological conditions, which are characterized by the proximity to the reservoir of gas and aquifers.
Известен раствор на основе водомасляной эмульсии, включающий глину, каустическую соду, карбоксиметилцеллюлозу, многофункциональные поверхностно-активные вещества, полимер и воду [RU 2231534, кл. С09К 7/02]. Известный раствор обладает низким показателем фильтрации, хорошими смазочными свойствами, но недостаточной выносящей способностью. Наличие в растворе твердой фазы отрицательно сказывается на показателях работы долот.A known solution based on a water-oil emulsion, including clay, caustic soda, carboxymethyl cellulose, multifunctional surfactants, polymer and water [RU 2231534, cl. C09K 7/02]. Known solution has a low filtration rate, good lubricating properties, but insufficient durability. The presence of a solid phase in the solution negatively affects the performance of the bits.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является безглинистый буровой раствор на водной основе, содержащий биополимер, хлорид калия, модифицированный крахмал, карбонат кальция и воду [см. патент США №4098700 от 04.07.78 г.].Closest to the claimed technical solution is a non-clay water-based mud containing biopolymer, potassium chloride, modified starch, calcium carbonate and water [see US patent No. 4098700 from 04.07.78].
Недостатком указанного раствора является использование в его составе импортного биополимера, что увеличивает стоимость раствора, недостаточно высокая ингибирующая способность, низкие поверхностно-активные и триботехнические свойства.The disadvantage of this solution is the use of imported biopolymer in its composition, which increases the cost of the solution, insufficiently high inhibitory ability, low surface-active and tribological properties.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение ингибирующего безглинистого псевдопластичного бурового раствора на водной основе с низкими скоростями фильтрации в пласт и высокими поверхностно-активными свойствами по отношению к пластовому флюиду, обеспечивающего качество первичного вскрытия на уровне скин-фактора, не превышающего +1.The technical problem solved by the present invention is to obtain an inhibitory non-clay pseudoplastic drilling fluid based on water with low filtration rates into the formation and high surface-active properties with respect to the formation fluid, ensuring the quality of the initial opening at the level of skin factor not exceeding +1.
Указанная техническая задача решается тем, что заявляемый безглинистый буровой раствор, содержащий биополимер, хлорид калия, модифицированный крахмал, карбонат кальция и воду, в качестве биополимера содержит химический реагент АСГ-1 или Ритизан-М, в качестве карбоната кальция - мраморную крошку и дополнительно содержит органическую ингибирующую добавку ФК-2000 Плюс М при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The specified technical problem is solved in that the inventive clayless drilling fluid containing biopolymer, potassium chloride, modified starch, calcium carbonate and water, as a biopolymer contains a chemical reagent ASG-1 or Ritizan-M, as calcium carbonate - marble chips and additionally contains FC-2000 Plus M organic inhibitory additive in the following ratio of ingredients, wt.%:
Наличие в буровом растворе биополимера в совокупности с другими ингредиентами обеспечивает низкие скорости фильтрации (Vф-10-7 м/с) благодаря псевдопластичным и тиксотропным свойствам фильтрата бурового раствора, которые связаны как с разрушением структуры всей системы, так и с накоплением высокоэластичных деформаций. Эти деформации и разрушения претерпевает пространственная суперсетка, узлы которой образованы перехлестами единичных цепей макромолекул биополимера. Высокие ингибирующие свойства предлагаемого биополимерного бурового раствора усиливаются при совместном присутствии хлористого калия и, например, ФК-2000 Плюс М, что свидетельствует о разном механизме ингибирования глинистых составляющих. Если катион калия (К+) влияет главным образом на осмотические процессы и капиллярную пропитку путем блокирования межслоевых каналов кристаллической решетки глинистых минералов, то ингибирующая составляющая ФК-2000 Плюс М, являющаяся смазочной добавкой, в заявляемой композиции проявляет дополнительные ингибирующий свойства и за счет адсорбционных и хемосорбционных эффектов снижает диффузионные процессы поверхностной гидратации, а дополнительное введение понизителя фильтрации препятствует проникновению фильтрата в породу.The presence of a biopolymer in the drilling fluid in combination with other ingredients provides low filtration rates (V f -10 -7 m / s) due to the pseudoplastic and thixotropic properties of the mud filtrate, which are associated with both the destruction of the structure of the entire system and the accumulation of highly elastic deformations. These deformations and fractures undergo a spatial supergrid, the nodes of which are formed by overlaps of single chains of biopolymer macromolecules. The high inhibitory properties of the proposed biopolymer drilling mud are enhanced in the joint presence of potassium chloride and, for example, FC-2000 Plus M, which indicates a different mechanism of inhibition of clay components. If the potassium cation (K + ) mainly affects osmotic processes and capillary impregnation by blocking the interlayer channels of the crystal lattice of clay minerals, the inhibitory component of FC-2000 Plus M, which is a lubricating additive, exhibits additional inhibitory properties in the claimed composition due to adsorption and chemisorption effects reduces diffusion processes of surface hydration, and the additional introduction of a filtration reducer prevents the penetration of the filtrate into the rock.
Для обеспечения сродства фильтрата бурового раствора с пластовым флюидом и снижения межфазного натяжения на границе «фильтрат промывочной жидкости - углеводород» (что особенно важно для первичного вскрытия продуктивного пласта) использовалась комплексная органическая ингибирующая добавка ФК-2000 Плюс на основе жирных кислот триглицеридов, в состав которой дополнительно входят соли жирных кислот.To ensure the affinity of the drilling fluid filtrate with the formation fluid and to reduce the interfacial tension at the boundary “drilling fluid filtrate - hydrocarbon” (which is especially important for the initial opening of the reservoir), we used the complex organic inhibitory additive FK-2000 Plus based on triglyceride fatty acids, which salts of fatty acids are also included.
Для приготовления заявляемого бурового раствора были использованы следующие материалы и химреагенты:To prepare the inventive drilling fluid, the following materials and chemicals were used:
1. Биополимер АСГ-1, ТУ 2231-001-49472578-01.1. Biopolymer ASG-1, TU 2231-001-49472578-01.
2. Ритазан-М, ТУ 9291-002-58114197-2004.2. Ritazan-M, TU 9291-002-58114197-2004.
3. Крахмал модифицированный, ТУ 2262-016-32957739-01.3. Modified starch, TU 2262-016-32957739-01.
4. Органический ингибитор ФК-2000 Плюс М, ТУ 2458-002-49472578-03.4. Organic inhibitor of FC-2000 Plus M, TU 2458-002-49472578-03.
5. Хлористый калий, ТУ 2152-013-00203944-95.5. Potassium chloride, TU 2152-013-00203944-95.
6. Мраморная крошка, ТУ 5716-006-49119346-01.6. Marble chips, TU 5716-006-49119346-01.
7. Вода техническая.7. Technical water.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.The essence of the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Для получения заявляемого бурового раствора к 877 г технической воды добавляли 3 г биополимера АСГ-1, 10 г модифицированного крахмала, перемешивали до полного растворения реагентов, затем добавляли 15 г хлористого калия, 15 г мраморной крошки со средним медиальным диаметром частиц от 45 до 100 мк, перемешивали в течение 0,5 ч и добавляли 80 г ингибирующей добавки ФК-2000 Плюс М. Через 0,5 ч перемешивания получали состав со следующим соотношением компонентов, мас.%: АСГ-1 0,3%, модифицированный крахмал 1%, хлористый калий 1,5%, мраморная крошка 1,5%, ингибирующая добавка ФК-2000 Плюс М 8%, вода остальное.Example 1. To obtain the claimed drilling fluid, 8 g of industrial water was added 3 g of ASG-1 biopolymer, 10 g of modified starch, mixed until the reagents were completely dissolved, then 15 g of potassium chloride, 15 g of marble chips with an average median particle diameter of 45 to 100 microns, stirred for 0.5 h and 80 g of FC-2000 Plus M inhibitory additive was added. After 0.5 h of stirring, a composition was obtained with the following ratio of components, wt.%: ASH-1 0.3%, modified starch 1%, potassium chloride 1.5%, marble chips 1.5%, inhibi FK-2000 Plus M additive 8%, water the rest.
Пример 2. Для получения заявляемого бурового раствора к 788 г технической воды добавляли 8 г биополимера АСГ-1, 25 г модифицированного крахмала, перемешивали до полного растворения реагентов, затем добавляли 30 г хлористого калия, 30 г мраморной крошки со средним медиальным диаметром частиц от 45 до 100 мк, перемешивали в течение 0,5 ч и добавляли 120 г ингибирующей добавки ФК-2000 Плюс М. Через 0,5 ч перемешивания получали состав со следующим соотношением компонентов, мас.%: АСГ-1 0,8%, модифицированный крахмал 2,5%, хлористый калий 3%, мраморная крошка 3%, ингибирующая добавка ФК-2000 Плюс М 12%, вода остальное.Example 2. To obtain the claimed drilling fluid, 7 g of ASG-1 biopolymer, 25 g of modified starch were added to 788 g of industrial water, mixed until the reagents were completely dissolved, then 30 g of potassium chloride, 30 g of marble chips with an average median particle diameter of 45 were added up to 100 microns, was stirred for 0.5 h and 120 g of FC-2000 Plus M inhibitory additive was added. After 0.5 h of stirring, a composition was obtained with the following ratio of components, wt.%: ASH-1 0.8%, modified starch 2.5%, potassium chloride 3%, marble chips 3%, inhibi uyuschaya additive FC-2000 Plus M 12% water the rest.
Пример 3. Буровой раствор готовили аналогично примеру 1, но вместо биополимера АСГ-1 брали Ритизан-М.Example 3. The drilling fluid was prepared analogously to example 1, but instead of the biopolymer ASG-1 took Ritizan-M.
Пример 4. Буровой раствор готовили аналогично примеру 2, но вместо биополимера АСГ-1 брали Ритизан-М.Example 4. A drilling fluid was prepared analogously to example 2, but instead of the biopolymer ASG-1, Ritizan-M was taken.
Свойства полученных буровых растворов были проанализированы в лабораторных условиях.The properties of the resulting drilling fluids were analyzed in laboratory conditions.
Поверхностное натяжение (σ, мН/м) фильтрата бурового раствора измеряли на сталагмометре УфНИИ по отрыву капли на границе «фильтрат-углеводород».The surface tension (σ, mN / m) of the mud filtrate was measured on a stalagmometer of the Ufa Research Institute for drop separation at the filtrate-hydrocarbon interface.
Триботехнические (смазочные) свойства бурового раствора определяли на приборе фирмы «Baroid» по коэффициенту трения пары металл-металл при нагрузке 150 фунт/дюйм2.Tribological (lubricant) mud properties measured on the apparatus from «Baroid» friction coefficient couples metal-metal at a load of 150 lb / in2.
Ингибирующую способность, которая характеризуется показателям увлажняющей способности (П0), определяли на образцах прессованного саригюхского бентонита диаметром 20 мм и высотой 32 мм по РД 39-00147001-773-2004.The inhibitory ability, which is characterized by indicators of moisturizing ability (P 0 ), was determined on samples of pressed sarigukh bentonite with a diameter of 20 mm and a height of 32 mm according to RD 39-00147001-773-2004.
Структурно-реологические характеристики: пластическую вязкость (ηпл, мПа·с), динамическое напряжение сдвига (τ0, дПа), прочность геля (Gels 10''/10', дПа) замеряли на вискозиметре Fann 35SA, показатель псевдопластичности «n» и показатель консистенции «К» вычисляли по известным стандартным формулам.Structural and rheological characteristics: plastic viscosity (η PL , mPa · s), dynamic shear stress (τ 0 , dPa), gel strength (Gels 10 '' / 10 ' , dPa) were measured on a Fann 35SA viscometer, pseudoplasticity index “n” and the consistency index “K” was calculated according to known standard formulas.
Показатель фильтрации (Ф30, см3) замеряли на фильтр-прессе фирмы Fann при температуре 20°С и 90°.The filtration rate (F 30 , cm 3 ) was measured on a Fann filter press at a temperature of 20 ° C and 90 °.
В таблице приведены данные о показателях свойств заявляемого раствора при минимальном и максимальном соотношении ингредиентов.The table shows data on indicators of the properties of the proposed solution at the minimum and maximum ratio of ingredients.
Данные, приведенные в таблице, показывают, что заявляемый раствор имеет низкие значения показателя фильтрации, технологически необходимые для бурения горизонтальных и наклонно-направленных с большим углом отклонения от вертикали скважин структурно-реологические характеристики раствора, обеспечивающие степень очистки ствола более 85%, улучшенные смазочные свойства, позволяющие избежать затяжек и прилипания инструмента, высокие ингибирующие свойства, предотвращающие гидратацию и набухание глинистых составляющих коллектора, фильтрат бурового раствора имеет низкие значения поверхностного натяжения на границе с углеводородной жидкостью, низкие скорости фильтрации обеспечивают минимальное негативное влияние на пласт.The data shown in the table show that the inventive solution has low values of the filtration rate, technologically necessary for drilling horizontal and directional wells with a large angle of deviation from the vertical wells structural and rheological characteristics of the solution, providing a degree of cleaning of the barrel of more than 85%, improved lubricating properties to avoid puffs and sticking of the tool, high inhibitory properties that prevent hydration and swelling of clay components of the collector, filtrate the drilling fluid has low surface tension at the border with the hydrocarbon fluid, low filtration rates provide minimal negative impact on the reservoir.
Заявляемый раствор был применен при бурении более 30 скважин на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз». Все скважины без задержки вышли на рабочий режим с ожидаемыми дебитами.The inventive solution was used when drilling more than 30 wells in the fields of OAO Slavneft-Megionneftegaz. All wells went into production without delay with expected flow rates.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112803/03A RU2318855C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Clayless drilling mud |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112803/03A RU2318855C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Clayless drilling mud |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006112803A RU2006112803A (en) | 2007-11-10 |
RU2318855C2 true RU2318855C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=38957853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006112803/03A RU2318855C2 (en) | 2006-04-17 | 2006-04-17 | Clayless drilling mud |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2318855C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451786C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) | Method to construct deep wells under difficult geological conditions |
RU2456323C1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Treatment reagent for process liquids used during drilling and overhaul of wells |
RU2648379C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-03-26 | Открытое акционерное общество "Сургутнефтегаз" | Polysalt biopolymer mud flush poly-s |
RU2777003C1 (en) * | 2021-10-29 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" (ООО "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь") | Highly inhibition drilling fluid |
-
2006
- 2006-04-17 RU RU2006112803/03A patent/RU2318855C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456323C1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-20 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Treatment reagent for process liquids used during drilling and overhaul of wells |
RU2451786C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) | Method to construct deep wells under difficult geological conditions |
RU2648379C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-03-26 | Открытое акционерное общество "Сургутнефтегаз" | Polysalt biopolymer mud flush poly-s |
RU2777003C1 (en) * | 2021-10-29 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" (ООО "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь") | Highly inhibition drilling fluid |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006112803A (en) | 2007-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6247543B1 (en) | Shale hydration inhibition agent and method of use | |
US6609578B2 (en) | Shale hydration inhibition agent and method of use | |
Shah et al. | Future challenges of drilling fluids and their rheological measurements | |
EP2809742B1 (en) | Cellulose nanowhiskers in well services | |
Alsabagh et al. | Investigation of some locally water-soluble natural polymers as circulation loss control agents during oil fields drilling | |
US6831043B2 (en) | High performance water based drilling mud and method of use | |
NO339481B1 (en) | High performance water based drilling mud and method of use | |
Murtaza et al. | Quaternary ammonium gemini surfactants having different spacer length as clay swelling inhibitors: Mechanism and performance evaluation | |
US20170292062A1 (en) | Well Service Fluid Composition and Method of Using Microemulsions as Flowback Aids | |
US7084092B2 (en) | Shale hydration inhibition agent and method of use | |
US20020155956A1 (en) | Aqueous drilling fluid and shale inhibitor | |
EA012244B1 (en) | Shale hydration inhibition agent and method of use | |
RU2698389C1 (en) | Highly inhibited clay-free emulsion drilling mud | |
RU2521259C1 (en) | Drilling mud | |
US20020125013A1 (en) | Spotting fluid for differential sticking | |
MXPA06006584A (en) | Methods of reducing fluid loss in a wellbore servicing fluid. | |
DE60212975T2 (en) | THERMALLY STABLE SOURCE LIQUID HIGH DENSITY | |
RU2318855C2 (en) | Clayless drilling mud | |
RU2601635C1 (en) | Polymer-based drilling mud for well construction | |
CN110268034A (en) | Shale hydration inhibitor | |
CN106366244A (en) | High-temperature-resistant and salt-resistant filtrate loss reducer for drilling fluid and preparation method and application of filtrate loss reducer | |
RU2186819C1 (en) | Clayless drilling mud basically designed for boring horizontal holes (versions) | |
US20100167961A1 (en) | Stuck Drill Pipe Additive And Method | |
Inemugha et al. | The effect of pH and salinity on the rheological properties of drilling mud formulation from natural polymers | |
Ismail et al. | The application of methyl glucoside as shale inhibitor in sodium chloride mud |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120418 |